土工試驗指導書

1、 土 工 試 驗 指 導 書山東水利職業(yè)學院2003.2目錄一、顆粒分析試驗 附1-1篩析法 附1-2密度計法（比重計法） 二、密度試驗（環(huán)刀法） 三、含水率試驗（烘干法） 四、比重試驗（比重瓶法） 五、界限含水率試驗 六、擊實試驗 七、滲透試驗 八、固結試驗（快速法） 九、直接剪切試驗 十、三軸壓縮試驗 一、顆粒分析試驗11 篩析法（篩分法）（一）試驗目的測定干土各粒組占該土總質量的百分數(shù)，以便了解土粒的組成情況。供砂類土的分類、判斷土的工程性質及建材選料之用。（二）試驗原理土的顆粒組成在一定程度上反映了土的性質，工程上常依據(jù)顆粒組成對土進行分類，粗粒土主要是依據(jù)顆粒組成進行分類的，細粒土由

2、于礦物成分、顆粒形狀及膠體含量等因素，則不能單以顆粒組成進行分類，而要借助于塑性圖或塑性指數(shù)進行分類。顆粒分析試驗可分為篩析法和密度計法，對于粒徑大于0.075mm的土粒可用篩析法測定，而對于粒徑小于0.075mm的土粒則用密度計法來測定。篩析法是將土樣通過各種不同孔徑的篩子，并按篩子孔徑的大小將顆粒加以分組，然后再稱量并計算出各個粒組占總量的百分數(shù)。（三）儀器設備1標準篩：孔徑10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm；2天平：稱量1000g，分度值0.1g；3臺稱：稱量5kg，分度值1g；4其它：毛刷、木碾等。（四）操作步驟1備土：從大于粒徑0.075mm的風干松散的無粘性土中

3、，用四分對角法取出代表性的試樣。2取土：取干砂300-500g稱量準確至0.2g。3搖篩：將稱好的試樣倒入依次疊好的篩，然后按照順時針或逆時針進行篩析。振搖時間一般為1015分鐘。4稱量：逐級稱取留在各篩上的質量。（五）試驗注意事項1將土樣倒入依次疊好的篩子中進行篩析。2篩析法采用振篩機，在篩析過程中應能上下振動，水平轉動。3稱重后干砂總重精確至2g。4 試驗誤差小于1% 。（六）計算及制圖1按下列計算小于某顆粒直徑的土質量百分數(shù)： 式中：X小于某顆粒直徑的土質量百分數(shù)，； mA小于某顆粒直徑的土質量，g；mB所取試樣的總質量（500g）。2用小于某粒徑的土質量百分數(shù)為縱坐標，顆粒直徑（mm）

4、的對數(shù)值為橫坐標，繪制顆粒大小分配曲線。（七）試驗記錄顆粒分析試驗記錄表（篩析法）土樣編號 142 干土質量 500g 試驗者 土樣說明 粗砂 試驗日期 校核者 12 密度計法（比重計法）（一）試驗目的測定小于某粒徑的顆粒占土總質量的百分數(shù)，以便了解土粒的大小分配情況，并作為粘性土分類的依據(jù)及土工建筑選材之用。（二）試驗原理密度計法，是將一定量的土樣（粒徑<0.075mm）放在量筒中，然后加蒸餾水，經過攪拌，使土的大小顆粒在水中均勻分布，當土粒在液體中靠自重下沉時，較大的顆粒下沉較快，而較小的顆粒下沉則較慢。讓土粒沉降過程中，用密度計測出在懸液中對應于不同時間的不同懸液密度，根據(jù)密度計讀

5、數(shù)和土粒的下沉時間，就可計算出粒徑小于某一粒徑d（mm）的顆粒占土樣的百分數(shù)。（三）儀器設備1密度計：目前通常采用的密度計有甲、乙兩種，現(xiàn)介紹甲種密度計。甲種密度計刻度自060，最小分度單位為1.0；如附圖11所示。2量筒：容積1000ml；3天平：稱量200g，分度值0.01g；4攪拌器：輪徑50mm，孔徑3mm；5煮沸設備：電熱器、三角燒瓶等；6分散劑：4六偏磷酸鈉或其它分散劑；7其它：溫度計、蒸餾水、燒杯、研缽和秒表等。（四）操作步驟1稱取試樣：取有代表性的風干或烘干土樣100200g，放入研缽中，用帶橡皮頭的研棒研散，將研散后的土過0.075mm篩，均勻拌和后稱取試樣30g。2浸泡試樣

6、：將稱好的試樣小心倒入燒瓶中，注入200ml蒸餾水對試樣進行浸泡，浸泡時間不少于18小時。3煮沸分散：將浸泡好后的試樣稍加搖蕩后，放在電熱器上煮沸。煮沸時間從沸騰時開始，粘土約需要1小時，附圖11 甲種比重計其它土不少于半小時，對教學試驗，浸泡試樣及煮沸分散均由實驗室準備。4制備懸液：土樣經煮沸分散冷卻后，倒入量筒內。然后加4濃度的六偏磷酸鈉約10ml于溶液中，再注入蒸餾水，使筒內的懸液達到1000ml。5攪拌懸液：用攪拌器在懸液深度上下攪拌1分鐘，往復各30次，使懸液內土粒均勻分布。6定時測讀：取出攪拌器，立即開動秒表，測定經過1、5、30、120、1440分鐘時的密度計數(shù)讀。每次測讀完后，

7、立即將密度計取出，放入盛水量筒中，同時測記懸液溫度，準確至0.5。（五）試驗注意事項15分鐘時的讀數(shù)是包括1分鐘讀數(shù)的時間，其余30、120、1440分鐘的讀數(shù)時間也是如此累加。2讀數(shù)后甲種密度計必須立即從量筒里取出，否則會阻礙土粒下沉速度。（六）計算及制圖1由于刻度、溫度與加入分散劑等原因，密度計每一次讀數(shù)須先經彎液面校正后，由實驗室提供的RL關系圖，查得土粒有效沉降距離，計算顆粒的直徑d，按簡化公式計算： 式中：d顆粒直徑，mm； K粒徑計算系數(shù)（由實驗室提供的資料查得）； L某時間t內的土粒沉降距離（由實驗室提供的資料查得）； t沉降時間，s。2將每一讀數(shù)經過刻度與彎液面校正、溫度校正、

8、土粒比重校正和分散劑校正后，按下列計算小于某粒徑的土質量百分數(shù)：式中： X小于某粒徑的土質量百分數(shù)，； ms試樣干土質量（30g）； Cs土粒比重校正系數(shù)，可查甲種密度計的土粒比重校正值表（由實驗室提供的資料查得）；R甲種密度計讀數(shù)； mt溫度校正值，可查甲種密度計的溫度校正值表（由實驗室提供的資料查得）； n刻度及彎液面校正值（由實驗室提供的圖表中查得）； CD分散劑校正值（由實驗室提供資料）。3用小于某粒徑的土質量百分數(shù)X（）為縱坐標，粒徑d（mm）的對數(shù)為橫坐標，繪制顆粒大小級配曲線。（七）試驗記錄顆粒分析試驗記錄表（密度計法） 土樣編號 密度計號 試 驗 者 干土質量 量 筒 號 校

9、核 者 土粒比重 比重計校正值 試驗日期 二、密度試驗（環(huán)刀法）（一）試驗目的測定土的濕密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其它物理性質指標和工程設計以及控制施工質量之用。（二）試驗原理土的濕密度是指土的單位體積質量，是土的基本物理性質指標之一，其單位為g/cm3。環(huán)刀法是采用一定體積環(huán)刀切取土樣并稱土質量的方法，環(huán)刀內土的質量與體積之比即為土的密度。密度試驗方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對于細粒土，宜采用環(huán)刀法；對于易碎裂、難以切削的土，可用蠟封法；對于現(xiàn)場粗粒土，可用灌水法或灌砂法。（三）儀器設備1環(huán)刀：內徑68cm，高23cm。2天平：稱量500g，分度值0.01g。3其

10、它：切土刀、鋼絲鋸、凡士林等。（四）操作步驟1量測環(huán)刀：取出環(huán)刀，稱出環(huán)刀的質量，并涂一薄層凡士林。2切取土樣：將環(huán)刀的刀口向下放在土樣上，然后用切土刀將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削使土樣上端伸出環(huán)刀為止，然后將環(huán)刀兩端的余土削平。3土樣稱量：擦凈環(huán)刀外壁，稱出環(huán)刀和土的質量。（五）試驗注意事項1稱取環(huán)刀前，把土樣削平并擦凈環(huán)刀外壁；2如果使用電子天平稱重則必須預熱，稱重時精確至小數(shù)點后二位。（六）計算公式按下列計算土的濕密度： 式中：密度，計算至0.01g/cm； m濕土質量，g； m1環(huán)刀加濕土質量，g； m2環(huán)刀質量，g； V環(huán)刀體積，cm。密度試驗需進行二次平

11、行測定，其平行差值不得大于0.03g/cm，取其算術平均值。（七）試驗記錄密度試驗記錄表（環(huán)刀法）試驗者 校核者 試驗日期 三、含水率試驗（烘干法）（一）試驗目的測定土的含水率，以了解土的含水情況，是計算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其它物理力學性質不可缺少的一個基本指標。（二）試驗原理含水率反映土的狀態(tài)，含水率的變化將使土的一系列物理力學性質指標隨之而異。這種影響表現(xiàn)在各個方面，如反映在土的稠度方面，使土成為堅硬的、可塑的或流動的；反映在土內水分的飽和程度方面，使土成為稍濕、很濕或飽和的；反映在土的力學性質方面，能使土的結構強度增加或減小，緊密或疏松，構成壓縮性及穩(wěn)定性的變化。測定含水率的方

12、法有烘干法、酒精燃燒法、炒干法、微波法等等。（三）儀器設備1烘箱：采用溫度能保持在105110的烘箱。2天平：稱量500g，分度值0.01g。3其它：干燥器、稱量盒等。（四）操作步驟1濕土稱量：選取具有代表性的試樣1520g，放入盒內，立即蓋好盒蓋，稱出盒與濕土的總質量。2烘干冷卻：打開盒蓋，放入烘箱內，在溫度105110下烘干至恒重后，將試樣取出，蓋好盒蓋放入干燥器內冷卻，稱出盒與干土質量。烘干時間隨土質不同而定，對粘質土不少于8h；砂類土不少于6h。（五）試驗注意事項1剛剛烘干的土樣要等冷卻后才稱重；2稱重時精確至小數(shù)點后二位。（六）計算公式按下式計算土的含水率： 式中：含水率，計算至0.

13、1% mo盒質量，g； m1盒加濕土質量，g； m2盒加干土質量，g； m1m2土中水質量，g； m1mo干土質量，g 含水率試驗需進行二次平行試驗，其平行差值：含水率<10%不得大于0.5，含水率1040%不得大于1.0，含水率>40%不得大于2.0，取其算術平均值。（七）試驗記錄含水率試驗記錄表（烘干法）試驗者 校核者 試驗日期 四、比重試驗（比重瓶法）（一）試驗目的測定土的比重，為計算土的孔隙比、飽和度以及土的其它物理力學試驗（如顆粒分析的密度計法試驗、固結試驗等）提供必需的數(shù)據(jù)。（二）試驗原理根據(jù)土粒粒徑不同，土的比重試驗可分別采用比重瓶法、浮稱法或虹吸筒法，對于粒徑小于5

14、mm的土，采用比重瓶法進行。比重瓶法就是由稱好質量的干土放入盛滿水的比重瓶的前后質量差異，來計算土粒的體積，從而進一步計算出土粒比重。（三）儀器設備1比重瓶：容重100ml或50ml；2天平：稱量200g，分度值0.001g；3其它：烘箱、蒸餾水、溫度計、篩、漏斗、滴管等。（四）操作步驟1取樣稱量：取通過5mm篩的烘干土樣約15g（如用50ml的比重瓶，可取干土約12g）用玻璃漏斗裝入洗凈烘干的比重瓶內，稱瓶與土的質量。2煮沸排氣：將蒸餾水注入比重瓶內，約至瓶的一半高處，搖動比重瓶，并將比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排氣。煮沸時間自懸液沸騰時算起，砂及砂質粉土不少于30分鐘；粘土及粉質粘土應

15、不少于1小時。煮沸時不要使土液從瓶內溢出。3注水稱量：將蒸餾水注入比重瓶內至近滿，待瓶內懸液溫度穩(wěn)定后及瓶內土懸液澄清時，蓋緊瓶塞，使多余的水分從瓶塞的毛細管中溢出，擦干瓶外的水分，稱出瓶、水、土總質量。稱量后立即測定瓶內水的溫度。4查取瓶、水質量：根據(jù)測得的溫度，從已繪制的溫度與瓶、水質量關系曲線（由實驗室提供）查取瓶、水質量。（五）試驗注意事項1稱重前比重瓶的水位要加滿至瓶塞的毛細管；2稱重時精確至小數(shù)點后三位。（六）計算公式按下列計算土粒的比重： 式中：Gs土粒比重，計算精確至0.001； ms干土質量，g； m1瓶、水質量，可查瓶、水質量關系曲線（由實驗室提供）； m2瓶、水、土質量，

16、g；Gwtt時蒸餾水的比重，準確至0.001，查下表（不同溫度時水的比重）。 比重試驗需進行二次平行測定，其平行差不得大于0.02，取其算術平均值。不同溫度時水的比重（近似值）（七）試驗記錄比重試驗記錄表（比重瓶法）工程名稱 試驗者 土樣說明 計算者 試驗日期 校核者 五、界限含水率試驗液限、塑限聯(lián)合測定法（一）試驗目的測定粘性土的液限L和塑限p，并由此計算塑性指數(shù)Ip 、液性指數(shù)IL，進行粘性土的定名及判別粘性土的軟硬程度。（二）試驗原理液限、塑限聯(lián)合測定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應的含水率在雙對數(shù)坐標上具有線性關系的特性來進行的。利用圓錐質量為76g的液塑限聯(lián)合測定儀測得土在不同含

17、水率時的圓錐入土深度，并繪制其關系直線圖，在圖上查得圓錐下沉深度為17mm所對應得含水率即為液限（注土的定名采用圓錐下沉深度為10mm液限），查得圓錐下沉深度為2mm所對應的含水率即為塑限。（三）試驗設備1液塑限聯(lián)合測定儀：如附圖51，有電磁吸錐、測讀裝置、升降支座等，圓錐質量76g，錐角30°，試樣杯等；2天平：稱量200g，分度值0.01g；3其它：調土刀、不銹鋼杯、凡士林、稱量盒、烘箱、干燥器等。（四）操作步驟1土樣制備：當采用風干土樣時，取通過0.5mm篩的代表性土樣約200g，分成三份，分別放入不銹鋼杯中，加入不同數(shù)量的水，然后按下沉深度約為45mm，911mm，1517m

18、m范圍制備不同稠度的試樣。2裝土入杯：將制備的試樣調拌均勻，填入試樣杯中，填滿后用刮土刀刮平表面，然后將試樣杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上。3接通電源：在圓錐儀錐尖上涂抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。4測讀深度：調整升降座，使錐尖剛好與試樣面接觸，切斷電源使電磁鐵失磁，圓錐儀在自重下沉入試樣，經5秒鐘后測讀圓錐下沉深度。5測含水率：取出試樣杯，測定試樣的含水率。重復以上步驟，測定另兩個試樣的圓錐下沉深度和含水率。（五）試驗注意事項1土樣分層裝杯時，注意土中不能留有空隙。2每種含水率設三個測點，取平均值作為這種含水率所對應土的圓錐入土深度，如三點下沉深度相差太大，則必須重新調試土樣。（六

19、）計算公式1計算各試樣的含水率：式中符號意義與含水率試驗相同。2以含水率為橫坐標，圓錐下沉深度為縱坐標，在雙對數(shù)坐標紙上繪制關系曲線，三點連一直線。當三點不在一直線上，可通過高含水率的一點與另兩點連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應的含水率。當兩個含水率的差值2時，應重做試驗。當兩個含水率的差值<2時，用這兩個含水率的平均值與高含水率的點連成一條直線（如附圖52中的B線）。3在圓錐下沉深度與含水率的關系圖上，查得下沉深度為17mm所對應的含水率為液限；查得下沉深度為2mm所對應的含水率為塑限。 附圖51 光電式液塑限儀結構示意圖1水平調節(jié)螺絲；2控制開關；3指示燈；4零線調節(jié)螺

20、釘；5反光鏡調節(jié)螺釘；6屏幕7機殼；8物鏡調節(jié)螺釘；9電池裝置；10光源調節(jié)螺釘；11光源裝置；12圓錐儀；13升降臺；14水平泡；15盛土杯 附圖5-2 圓錐入土深度與含水率關系圖（七）試驗記錄液限、塑限聯(lián)合試驗記錄表工程名稱 試驗者 試樣編號 計算者 試驗日期 校核者 六、擊實試驗（一）試驗目的在擊實方法下測定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，是控制路堤、土壩和填土地基等密實度的重要指標。（二）試驗原理土的壓實程度與含水率、壓實功能和壓實方法有密切的關系。當壓實功能和壓實方法不變時，土的干密度隨含水率增加而增加，當干密度達到某一最大值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小，能使土達到最大密度的含水率

21、，稱為最優(yōu)含水率op，與其相應的干密度稱為最大干密度dmax。（三）儀器設備1擊實儀：如附圖61所示。錘質量2.5kg，筒高116mm，體積947.4cm。2天平：稱量200g，分度0.01g。3臺稱：稱量10kg，分度值5g。4篩：孔徑5mm。5其它：噴水設備、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等。（四）操作步驟1制備土樣：取代表性風干土樣，放在橡皮板上用木碾碾散，過5mm篩，土樣量不少于20kg。2加水拌和：預定5個不同含水量，依次相差2，其中有兩個大于和兩個小于最優(yōu)含水量。所需加水量按下式計算：式中：mw所需加水質量，g； mwo風干含水率時土樣的質量，g； o土樣的風干含水率，；預定達到的

22、含水率，。按預定含水率制備試樣，每個試樣取2.5kg，平鋪于不吸水的平板上，用噴水設備向土樣均勻噴灑預定的加水量，并均勻拌和。 3分層擊實：取制備好的試樣600800g，倒入筒內，整平表面，擊實25次，每層擊實后土樣約為擊實筒容積1/3。擊實時，擊錘應自由落下，錘跡須均勻分布于土面。重復上述步驟，進行第二、三層的擊實。擊實后試樣略高出擊實筒（不得大于6mm）。4稱土質量：取下套環(huán)，齊筒頂細心削平試樣，擦凈筒外壁，稱土質量，準確至0.1g。附圖61 擊實儀示意圖5測含水率：用推土器推出筒內試樣，從試樣中心處取2個各約1530g土測定含水率，平行差值不得超過1。按24步驟進行其它不同含水率試樣的擊

23、實試驗。（五）試驗注意事項1試驗前，擊實筒內壁要涂一層凡士林。2擊實一層后，用刮土刀把土樣表面刨毛，使層與層之間壓密，同理，其它兩層也是如此。3如果使用電動擊實儀，則必須注意安全。打開儀器電源后，手不能接觸擊實錘。（六）計算及繪圖1按下式計算干密度：式中：d干密度，g/cm3； 濕密度，g/cm3； 含水率，。以干密度d為縱坐標，含水率為橫坐標，繪制干密度與含水率關系曲線（附圖62）。曲線上峰值點所對應的縱橫坐標分別為土的最大干密度和最優(yōu)含水率。如曲線不能繪出準確峰值點，應進行補點。附圖62 關系曲線（七）試驗記錄擊實試驗土樣編號 土粒比重 試驗者 土樣類別 每層擊數(shù) 校核者 風干含水率 試驗

24、儀器 試驗日期 試驗序號干 密 度含 水 率筒加土質量(g)筒質量(g)濕土質量(g)密度(g/cm3)干密度(g/cm3)盒號盒加濕土質量(g)盒加干土質量(g)盒質量(g)水的質量(g)干土質量(g)含水率(%)平均含水率(%)-(6)-(7)(7)-(8)12345 七、滲透試驗（常水頭試驗）（一）試驗目的測定無粘性土的滲透系數(shù)k，以了解土的滲透性能大小，用于土的滲透計算和供建造土壩時選土料之用。（二）試驗原理滲透是液體在多孔介質中運動的現(xiàn)象。滲透系數(shù)是表達這一現(xiàn)象的定量指標。土的滲透性是由于骨架顆粒之間存在孔隙構成水的通道所致。常水頭滲透試驗適用于粗粒土。（三）儀器設備170型滲透儀：

25、如附圖71所示。2其它：木擊錘、秒表、天平、溫度計、量杯等。（四）操作步驟1調節(jié)：將調節(jié)管與供水管連通，由儀器底部充水至水位略高于金屬孔板，關止水夾。2取土：取風干試樣34kg，稱量準確至1.0g，并測定其風干含水率。 3裝土：將試樣分層裝入儀器，每層厚23cm，用木錘輕輕擊實到一定厚度，以控制其孔隙比。4飽和：每層砂樣裝好后，連接調節(jié)管與供水管，微開止水夾，使砂樣從下至上逐漸飽和，待飽和后，關上止水夾。5進水：提高調節(jié)管使其高于溢水孔，然后將調節(jié)管與供水管分開，并將供水管置于試樣筒內，開止水夾，使水由上部注入筒內。6降低調節(jié)管：降低調節(jié)管口使位于試樣上部三分之一處，造成水位差。在滲透過程中，

26、溢水孔始終有余水溢出，以保持常水位。7測記：開動秒表，用量筒自調節(jié)管接取一定時間內的滲透水量，并重復一次。測記進水與出水處的水溫，取其平均值。8重復試驗：降低調節(jié)管口至試樣中部及下部三分之一處，以改變水力坡降，按以上步驟重復進行測定。（五）試驗注意事項1裝砂前要檢查儀器的測壓管及調節(jié)管是否堵塞。2干砂飽和時，必須將調節(jié)管接通水源讓砂飽和。3試驗時水源要直接流到試樣筒里，水位與溢水孔齊平。（六）計算公式按下列計算滲透系數(shù)： 式中：Q時間t秒內的滲出水量，cm； H 平均水位差（H1+H2）/2，cm； L 兩測壓孔中心間的試樣高度，cm； t 時間，s；KT水溫為T時試樣的滲透系數(shù)，cm/s；K

27、20水溫為20時試樣的滲透系數(shù)，cm/s；T 、20水溫分別為T與20時水的動力粘滯系數(shù)，T/20的比值可查附表72得出。附圖71 70型滲透儀1試樣筒；2金屬孔板；3測壓孔；4玻璃測壓管；5溢水孔；6滲水孔；7調節(jié)管；8滑動支架；9容量為5000ml的供水管；10供水管；11止水夾；12容量為500ml的量筒；13溫度計；14試樣；15礫石層（七）試驗記錄常水頭滲透試驗記錄表（70型滲透儀）工程名稱 試樣高度 干土重 試驗者 土樣編號 試樣面積 孔隙比 校核者 土樣說明 測孔壓間距 土粒比重 試驗日期 與溫度的關系附表72溫度（）5.05.56.06.57.07.58.08.59.09.51

28、0.010.5T/201.5011.4781.4551.4351.4141.3931.3731.3531.3341.3151.2971.279溫度（）11.011.512.012.513.013.514.014.515.015.516.016.5T/201.2611.2431.2271.2111.1941.1761.1681.1481.1331.1191.1041.090溫度（）17.017.518.018.519.019.520.020.521.021.522.022.5T/201.0771.0661.0501.0381.0251.0121.0000.9880.9760.9640.9580.

29、943溫度（）23.024.025.026.027.028.029.030.031.032.033.034.0T/200.9320.9100.8900.8700.8500.8330.8150.7980.7810.7650.7500.735八、固結試驗（快速法）（一）試驗目的測定試樣在側限與軸向排水條件下的壓縮變形h和荷載P的關系，以便計算土的單位沉降量S1、壓縮系數(shù)av和壓縮模量Es等。（二）試驗原理土的壓縮性主要是由于孔隙體積減少而引起的。在飽和土中，水具有流動性，在外力作用下沿著土中孔隙排出，從而引起土體積減少而發(fā)生壓縮，試驗時由于金屬環(huán)刀及剛性護環(huán)所限，土樣在壓力作用下只能在豎向產生壓縮

30、，而不可能產生側向變形，故稱為側限壓縮。（三）儀器設備1固結儀：試樣面積30cm2，高2cm。2量表：量程10mm，最小分度0.01mm。3其它：刮土刀、電子天平、秒表。（四）操作步驟（1）切取試樣：用環(huán)刀切取原狀土樣或制備所需狀態(tài)的擾動土樣。（2）測定試樣密度：取削下的余土測定含水率，需要時對試樣進行飽和。（3）安放試樣：將帶有環(huán)刀的試樣安放在壓縮容器的護環(huán)內，并在容器內順次放上底板、濕潤的濾紙和透水石各一，然后放入加壓導環(huán)和傳壓板。（4）檢查設備：檢查加壓設備是否靈敏，調整杠桿使之水平。 （5）安裝量表：將裝好試樣的壓縮容器放在加壓臺的正中，將傳壓鋼珠與加壓橫梁的凹穴相連接。然后裝上量表，

31、調節(jié)量表桿頭使其可伸長的長度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直（在教學試驗中，學生應先練習量表讀數(shù)）。（6）施加預壓：為確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預壓荷重，然后調整量表讀數(shù)至零處。（7）加壓觀測：1）荷重等級一般為50、100、200、300、400kPa，每一級荷載壓縮1小時讀數(shù)，最后一荷載需達到壓縮穩(wěn)定。2）如系飽和試樣，應在施加第一級荷重后，立即向壓縮容器注滿水。如系非飽和試樣，需用濕棉紗圍住加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)。3）壓縮穩(wěn)定標準規(guī)定為每級荷重下壓縮24小時，或量表讀數(shù)每小時變化不大于0.005mm認為穩(wěn)定（教學試驗可另行假定穩(wěn)定時間）。測記壓縮穩(wěn)定讀數(shù)后，施加第

32、二級荷重。依次逐級加荷至試驗結束。4）試驗結束后迅速拆除儀器各部件，取出試樣，必要時測定試驗后的含水率。（五）試驗注意事項1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調至整數(shù)位，大指針調至零，量表桿頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時，應按順序加砝碼；試驗中不要震動實驗臺，以免指針產生移動。（六）計算及制圖1按下式計算試樣的初始孔隙比：附圖81 固結儀示意圖1水槽；2護環(huán)；3環(huán)刀；4加壓上蓋；5透水石；6量表導桿；7量表架；8試樣2下式計算各級荷重下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei： 式中：Gs土粒比重；w水的密度，g/cm3；o試樣起始含水率，；o試樣起始密度，g/cm3；hi在某

33、一荷重下試樣壓縮穩(wěn)定后的總變形量，其值等于該荷重附圖82 ep關系曲線下壓縮穩(wěn)定后的量表讀數(shù)減去儀器變形量（mm）；ho試樣起始高度，即環(huán)刀高度（mm）。3繪制壓縮曲線以孔隙比e為縱坐標，壓力p為橫坐標，繪制孔隙比與壓力的關系曲線，如附圖82所示。并求出壓縮系數(shù)av與壓縮模量Es。（七）試驗記錄（見附表81）固結試驗記錄表 （快速法）附表81工程名稱 土樣面積 試驗者 土樣編號 起始孔隙比 計算者 試驗日期 起始高度 校核者 加壓歷時壓力p量表讀數(shù)儀器變形量校正后試樣變形量單位沉降量Si孔隙比ei壓縮系數(shù)壓縮模量（h）（kPa）（mm）（mm）（mm）Mpa-1MPa0000001501100

34、1200140024400 九、直接剪切試驗（快剪法）（一）試驗目的直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用四個試樣為一組，分別在不同的垂直壓力下，施加水平剪應力進行剪切，求得破壞時的剪應力，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度參數(shù)內摩擦角和凝聚力C 。直剪試驗分為快剪（Q）、固結快剪（CQ）和慢剪（S）三種試驗方法。在教學中可采用快剪法。（二）試驗原理快剪試驗是在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪切力，以0.81.2mm/min的速率剪切，一般使試樣在35min內剪破?？旒舴ㄟm用于測定粘性土天然強度。附圖91 應變控制式直剪儀結構示意圖1垂直變形百分表；2垂直加壓框架；3推動座

35、；4剪切盒；5試樣；6測力計；7臺板；8杠桿；9砝碼（三）儀器設備1應變控制式直接剪切儀：如附圖91，有剪力盒、垂直加壓框架、測力計及推動機構等。2其它：量表、砝碼等。（四）試驗步驟1切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個，并測定試樣的密度及含水率。如試樣需要飽和，可對試樣進行抽氣飽和。2安裝試樣：對準上下盒，插入固定銷釘。在下盒內放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內，移去環(huán)刀。3施加垂直壓力：轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，調整測力計中的量表讀數(shù)為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每

36、組四個試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進行剪切。在教學上，可取四個垂直壓力分別為100、200、300、400kPa。4進行剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘46轉的均勻速率旋轉手輪（在教學中可采用每分鐘6轉）。使試樣在35分鐘內剪破。如測力計中的量表指針不再前進，或有顯著后退，表示試樣已經被剪破。但一般宜剪至剪切變形達4mm。若量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應達6mm為止。手輪每轉一圈，同時測記測力計量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。5拆卸試樣：剪切結束后，吸去剪切盒中的積水，倒轉手輪，盡快移去垂直壓力、框架、上蓋板，取出試樣。附圖92 關系曲線（五）試驗注意事項1先安裝試

37、樣，再裝量表。安裝試樣時要用透水石把土樣從環(huán)刀推進剪切盒里，試驗前量表中的大指針調至零。2加荷時，不要搖晃砝碼；剪切時要拔出銷釘。（六）計算及制圖1按下式計算各級垂直壓力下所測的抗剪強度：式中：f土的抗剪強度，kPa； C 測力計率定系數(shù)，N/0.01mm； R 測力計量表讀數(shù)，0.01mm。2繪制f曲線以垂直壓力為橫坐標，以抗剪強度f為縱坐標，縱橫坐標必須同一比例，根據(jù)圖中各點繪制f關系曲線，該直線的傾角為土的內摩擦角，該直線在縱軸上的截距為土的凝聚力C，如附圖92。（七）試驗記錄直接剪切試驗記錄表 土樣編號 儀 器 編 號 試驗者 土樣說明 測力計率定系數(shù) 校核者 試驗方法 手 輪 轉 數(shù)

38、 試驗日期 儀器編號垂直壓力測力計讀數(shù)R抗剪強度f（kPa）（0.01mm）（kPa）100200300400十、三軸壓縮試驗（一）試驗目的三軸壓縮試驗是測定土的抗剪強度的一種方法。對堤壩填方、路塹、岸坡等是否穩(wěn)定，擋土墻和建筑物地基是否能承受一定的荷載，都與土的抗剪強度有密切的關系。（二）試驗原理土的抗剪強度是土體抵抗破壞的極限能力，即土體在各向主應力的作用下，在某一應力面上的剪應力（）與法向應力（）之比達到某一比值，土體就將沿該面發(fā)生剪切破壞。常規(guī)的三軸壓縮試驗是取4個圓柱體試樣，分別在其四周施加不同的周圍壓力（即小主應力）3，隨后逐漸增加軸向壓力（即大主應力）1直至破壞為止。根據(jù)破壞時的大主應力與小主應力分別繪制莫爾圓，莫爾圓的切線就是剪應力與法向應力的關系曲線。三軸壓縮試驗適用于測定粘性土和砂性土的總抗剪強度參數(shù)和有效抗剪強度參數(shù)，可分為不固結不排水試驗（uu）；固結不排水試驗（）和固結排水試驗（CD）。（三）試驗設備1三軸儀：包括軸向加壓系統(tǒng)、壓力室、周圍壓力系統(tǒng)、孔隙壓力測量系統(tǒng)和試樣變形量測系統(tǒng)等。2其它：擊樣器、飽和器、切土